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CN101584233B - 无线电通信网络之间的动态频带分配 - Google Patents

无线电通信网络之间的动态频带分配 Download PDF

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CN101584233B CN2007800499304A CN200780049930A CN101584233B CN 101584233 B CN101584233 B CN 101584233B CN 2007800499304 A CN2007800499304 A CN 2007800499304A CN 200780049930 A CN200780049930 A CN 200780049930A CN 101584233 B CN101584233 B CN 101584233B
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Abstract

本发明涉及蜂窝通信，并且尤其涉及被两个蜂窝网络共享的频谱。目的是灵活利用频谱。这通过以下方法来实现，在该方法中，所述网络中的第一网络与第一网络中的业务负载相关地占用共享频谱的一部分。第一网络通知第二网络共享频谱被占用的程度，以使第二网络能够自由地使用被占用的部分之外的共享频谱。本发明还涉及被布置成用于执行本发明的RRM单元、BSC、以及被适配成用于执行该方法的无线电基站。一个优点是，当新系统被引入时可从旧系统借用频谱。

Description

无线电通信网络之间的动态频带分配
技术领域
本发明总体上涉及蜂窝无线电通信，并且尤其涉及用于利用两个或更多个无线电网络之间共享的频谱带的方法。本发明还涉及用于执行该方法的控制节点、RRM节点、基站控制器和包括RRM节点的无线电基站。
背景技术
在蜂窝网络的传统规划中，以静态方式向单个的无线电网络分配被称为载波的一系列连续无线电频率。这在图1中以频率轴示出，其中范围从频率f1到f3的载波1被分配给蜂窝网络1，而范围从频率f2到f4的载波2被分配给蜂窝网络2。在这两个载波之间，一般包括保护频带以减小蜂窝网络之间所发射的杂散发射(spurious emission)。
作为该传统部署的结果，属于蜂窝网络1的业务完全保持在载波1中，属于蜂窝网络2的业务完全保持在载波2中。
由于两个载波之间没有重叠，因此关于载波1上的数据调度的决定可在没有关于蜂窝网络2的调度的任何信息的情况下由蜂窝网络1作出，并且反之亦然。上述的一个例子如下：蜂窝网络1是属于运营商A的GSM网络，而蜂窝网络2是属于运营商B的GSM网络。当蜂窝网络1是GSM网络而网络2是LTE网络且两个网络1和2属于相同的运营商时，将是另一个例子。这以图2的时间/频率轴被示出。
由于以下几个原因在未来几年运营商将需要其蜂窝部署方面的更高的灵活性：
●更多数量的蜂窝技术可用
●需要将频谱从其当前部署的蜂窝技术(例如GSM)移动到更现代的蜂窝技术(例如LTE)。
●对于一些运营商来说频谱不足无疑会成为问题，要获得它通常是昂贵的。
●来自监控者的“技术不可知论”的总的趋势，从而频带向运营商的分配没有规定任何特定技术的使用。
发明内容
本发明的目的是通过两个网络灵活利用频谱。
在第一无线电网络中，RRM单元控制一个或多个小区中的无线电资源管理，而在第二网络中，第二RRM单元控制一个或多个小区中的无线电资源管理。本发明的基本思想是与第一RRM单元所控制的小区中的业务负载有关地占用频谱的一部分以用于第一RRM单元控制的一个或多个小区中。第二RRM单元被通知共享频谱的被占用部分，并且能自由使用被占用部分之外的共享频谱。
本发明还涉及第一RRM单元，所述第一RRM单元具有用于连接到第二RRM单元的接口，且具有用于执行该方法的装置。
本发明还涉及基站控制器以及包括RRM单元的无线电基站。
本发明方法的优点是良好地利用了共享频谱。
特别地，当引入基于新技术的新网络时这是有利的。该新网络专用的频带可能太窄从而不能实现该技术本身可负担的最高比特率。共享频谱的频率则使得最高比特率成为可能。
通过GSM和LTE网络而示例的另一优点是，如终端用户所见的，LTE系统中的平均比特率显著高于在LTE被限于仅专用于LTE网络的频谱的部分时的平均比特率。
本发明的又一优点是两个不同的网络运营商之间共享的无线电网络。在该实施例中，两个运营商可共享一个RBS。然后在两个运营商之间共享RBS运行其无线电通信的频谱的至少一部分，使得RBS能够对于附属于第一网络运营商的移动基站的无线电通信或者对于附属于第二网络运营商的无线电通信使用频谱的共享部分。
附图说明
图1是示出频带的现有技术使用的频率轴。
图2除了是示出频谱的本发明的使用外，其他与图1相同。
图3是示出GSM和LTE网络对两个分离的频带的频谱利用的时间/频率图。
图4与图2相同，但是其示出了可替代的频谱利用。
图5是两个网络的小区和一些节点的视图。
图6是GSM和LTE系统中的节点的框图。
图7是第一方法实施例的步骤的流程图。
图8是GSM和LTE系统中的节点和控制节点的框图。
具体实施方式
本发明基于被分成三个部分的频带，如通过图2中的频率轴而示出的。频带f1-f2被分配给第一网络，频带f3-f4被分配给第二网络，尽管所分配的频带中的部分f3-f2被两个网络共享，但第一网络仅具有专用于其自身的载波的部分f1-f3，而第二网络仅具有专用的载波的部分f2-f4。在图2的下部分，网络的各自的RRM(无线电资源管理器)以框来标记。RRM控制频谱的使用且被连接以在彼此之间传送共享频谱的使用。
本发明的核心是第一和第二网络之间的信息消息的交换，这使得每个系统能够知道共享频谱的哪部分适合用于业务调度。这些信息消息可以是专有的或者被标准化的。
通过比较在时间/频率图中公开了频谱向GSM和LTE网络的现有技术分配及其被GSM业务的使用的图3与以相同类型的图示出对网络的本发明的分配的图4中的频谱分配和使用，可以理解频谱分配的优点。为了保持可接受的服务等级，即低阻塞率，运营商被迫将带宽分配给GSM，以使得在频谱分配内处理业务峰值。在现有技术中的静态频谱分配的情况下，这限制了对LTE的带宽分配。通过共享频谱的一部分，LTE系统可在GSM中的业务低或适中的时间段期间使用该频谱并获得该频谱的大部分。从而LTE可提供显著更大的容量和峰值速率。
第一实施例
本发明的主要应用是两个网络属于相同运营商的场景。
图5是GSM系统中的第一小区C1和LTE系统中的第二小区C2的视图。第一小区C1由GSM系统中的无线电基站15，即GSM BTS 15，进行服务，第二小区C2由LTE RBS 12(无线电基站)进行服务。GSMBTS 5连接到GSM BSC(基站控制器)13。GSM BSC 13和LTE RBS 12具有用于经由核心网络进行数据通信的链路。对于本发明该链路不重要。相反重要的是连接GSM BSC 13和LTE RBS 12的新链路，下面将说明该新链路。
当然GSM和LTE网络包括许多小区和基站15、12。图5用于示出由相同运营商控制的两个网络，这两个网络共享一部分频谱并具有地理覆盖范围重叠的至少一些小区，这与第一和第二小区C1、C2的情况一样。这使干扰情况变得复杂。
图6是示出本发明基本的GMS BTS 5、GSM BSC 13和LTE RBS 12的功能框的框图。
GSM BSC 13中的功能框是GSM无线电资源管理器2、信道处理器3、组开关4以及经由LTE信令实体7与LTE系统进行通信的信令实体6。GSM BTS 5包括重要的模块无线电单元5和天线。LTE RBS包含功能框信令实体7、无线电资源管理器8、调度器9、数据缓冲器10、无线电单元11和天线。GSM BSC 13和LTE RBS 12的功能框除了无线电单元11之外主要作为由处理器执行的软件而被实施。然而它们可在各种程度上由硬件来实施。所述程度是对实施的选择。功能单元2-4、6-11一般以分离的物理程序和处理器而被实施，然而一些功能单元可共享物理实体。
在第一实施例中，GSM系统对共享的频谱具有优先权，并通过从GSM RRM 2到LTE RBS RMM 8之间所发送的信息元素来使LTE系统知道由GSM使用共享频谱的哪部分以及什么时候使用。LTE系统然后会保持关于共享频谱的哪部分当前被GSM占用的最新信息，并在所述频谱的其余部分中调度LTE数据。将参考图6以及图7的流程图所示的方法的步骤来更详细地说明该功能。
GSM RRM 2控制仅专用于GSM的频谱(即图2中的频率f1和f3之间的载波)和分配给GSM和LTE二者的频谱(即图2中的频率f3和f2之间的共享频谱)。
起初，GSM RRM 2基于GSM网络中的业务负载使用来自共享频谱的频率，参见图7中的S1。
在接下来的步骤S2中，GSM RRM 2向GSM信令实体6发信号通知共享载波中的什么频率当前正被GSM无线电网络使用。GSM信令实体6将包含该信息的信息元素发送到LTE信令实体，该LTE信令实体将该消息转发到LTE RRM 8。
在S3中，LTE RRM 8利用关于要使用哪些频率的其它可用信息来处理该信息，并将所产生的无线电资源信息发送到LTE调度器9。具体地，LTE RRM 8指示调度器9不要使用共享载波中当前正被GSM占用的任何频率。LTE调度器9结合其它可用的数据使用该信息来确定应将数据缓冲器10中的哪些用户数据发送到移动站，以及应该使用哪些资源(诸如频率)。具体地，调度器9仅使用被LTE RRM 2指示为可用的频率。
在S4中，监视GSM的业务负载，且在S5中，将GSM的业务负载与上下阈值进行比较。这由GSM RRM 8来执行。
在GSM业务负载下降的情况下，通过GSM RRM 2再次进入第一步骤，从而释放GSM所占用的一些频率。第一步骤S1之后的步骤以循环的方式来执行。
在二者择一的步骤4和5(即S4、S5)中，信道处理器3接收用于在GSM小区中建立新的语音呼叫的请求。信道处理器3将该请求发信号通知RRM 2，RRM 2确定业务负载增加。
如果步骤5(即S5)带来的结果是GSM负载的增加，则在第六步骤S6中GSM RRM 2识别可使用的GSM无线电信道并存储关于GSM信道需要哪些频率的信息。GSM无线电资源管理器向LTE资源管理器发送消息。该消息包含关于要被用于GSM呼叫的频率的信息，并指示LTE系统不要使用这些频率用于调度业务。
第七步骤S7，LTE RRM 8确认收到该信息，并且该确认由GSMRRM 2接收。
接着，见S8，GSM RRM 2授权信道处理器在所识别的频率上建立语音呼叫。通过使用由GSM RRM授权给呼叫的无线电信道，信道处理器3使用现有技术的方法来建立通过组开关经过经由GSM BTS 5的abis接口且经过无线电接口到移动终端的语音呼叫。与语音呼叫的建立并行，LTE信令实体7通知LTE RRM从现在开始被用于该GSM语音呼叫的频率。LTE RRM将该信息中继到LTE调度器，LTE调度器立即停止在相应的频率上的所有调度。
当执行最后的步骤时，GSM系统中的业务被监视，见步骤S4，并且其他的步骤以循环的方式来执行。
第二实施例
图8是与图6相同的节点的框图，除了GSM和LTE网络节点外部的控制节点14以外。控制节点14具有经由链路21连接到GSM BSC 13和LTE RBS 12的信令实体6、7的接口。GSM BSC 13和LTE RBS 12的所有功能单元2-4、6-11与图6中的相同，但是RRM的运行稍微不同。
在第二实施例中，在访问共享网络方面GSM相对于LTE并没有特权。LTE RRM 8监视业务负载，且如果负载不能在已由控制节点14分配的频谱内处理，那么LTE RRM 8请求控制节点14将更多的共享频谱分配给LTE系统。GSM RRM 2以相同的方式运行。来自LTE和GSMRRM 2、8的关于频谱分配的请求包括测量各自的业务负载。
当控制节点14接收到来自LTE RRM 8的分配更多共享频谱的请求时，控制节点14请求GSM RRM 2提供GSM业务负载的测量。控制节点14比较GSM和LTE网络的业务负载。
分别基于有关GSM和LTE网络中的负载的信息、网络运营商所定义的当前的频谱分配和策略，控制节点14决定是否应该改变共享频谱到GSM RRM功能和LTE RRM功能的当前分配。如果RRM控制节点14的决定是重新分配(改变)，则通知GSM和LTE网络的RRM 2和8二者。如果决定是不进行重新分配，则由于是LTE RRM 8作出的请求，所以仅通知LTE RRM 8。
业务负载测量和策略参数
第二实施例中的控制节点14需要比较来自LTE和GSM系统的业务负载测量。该测量应由相应的RRM 2和8处理以成为可比较的。该测量例如可基于以下参数中的任何参数：上行链路或下行链路方向上的吞吐量、可用无线电信道的占用、经由无线电的丢包、延迟或这些参数的任意组合。优选地，关于已分配的频率使该测量量化。
负载测量可以是瞬时负载水平、在明确定义的时间段上过滤的负载水平的形式中的任何一个，所述明确定义的时间段范围为从毫秒到分钟或者甚至小时。可替代地，负载测量可以是针对未来时间段的负载情况的预测。
可以周期性地将负载测量从RRM单元2和8发送到中央RRM控制功能14。可替代地，可基于事件(例如与上次所报告的负载测量相比GSM和LTE系统的任何一个中的负载情况发生了显著变化)而发送负载测量。
策略参数的目的是在关于如何将频谱重新分配/分配给RRM单元6和8的决定中比较并权衡负载测量的重要性。策略参数或者是RRM控制单元14的固定部分，或者例如通过操作和管理系统被提供给RRM控制单元14。策略参数可以例如比较两个概念上不同的负载测量(诸如GSM中正在进行的语音呼叫的数量对LTE的信道占用)，或权衡两个系统中的诸如信道占用的两个可比较测量。在本发明的一个实施例中，使用策略参数来使一个网络优先于另一个，这在对GSM的绝对优先权的极限方面提供与在前面的部分中所讨论的本发明的实施例相似的功能。
策略参数还可连接到两个系统中的各个终端用户的QoS(服务质量)策略，以使得基于服务和各个用户优先权来分配频谱。
其他可替代的实施例
应当理解的是，GSM系统中的RRM 2可连接到各个LTE RBS 12中的多个RRM 8。因而GSM RRM 2可连接到在数量和地理覆盖范围上与由GSM BSC 13控制的多个GSM BTS 15相对应的多个LTE RBS 12。
GSM和LTE网络是第一和第二实施例中所使用的网络的例子。当然结合本发明可使用基于其它无线电接入技术的网络。例如在从基于CDMA技术的网络移到基于OFDM或任何其它未来的接入技术的网络时，本发明是有利的。RRM 2或控制节点14可进一步分别分配上行链路和下行链路频谱。
其它系统可划分与GSM、BSC的功能实体不同的功能实体，并对实体给出其它名称。
共享频谱的网络还可基于相同的接入技术。这特别地是针对如下场景的情况：控制节点14将共享频谱分配给对于接入共享频谱提供最高价格的网络。而且，有可能由多于两个的网络共享频谱。
缩写
LTE     3GPP标准化的3G的长期演进
OFDM    正交频分多址
RBS     无线电基站
RRM     无线电资源管理器
BTS     基站收发器台

Claims (22)

1.一种用于控制由第一和第二无线电网络共享的频谱的利用的方法，所述第一和第二无线电网络中的每个包括用于控制一个或多个小区中的无线电资源管理的一个或多个RRM单元(2，8)，所述方法包括步骤：
-占用频带的第一部分用于第一无线电网络中由第一RRM单元(2)控制的一个或多个小区中，其中被占用的第一部分与第一RRM单元控制的小区中的业务负载有关；
-将所述频带的第一部分通知给第二无线电网络中的第二RRM单元(8)，以使第二RRM单元能够将所述第一部分之外的共享频带自由地用于所述第二RRM(8)控制的一个或多个小区中。
2.根据权利要求1所述的方法，还与所述第一RRM单元控制的小区中的业务负载变化有关地适配所述频谱的所述第一部分。
3.根据权利要求1或2所述的方法，还包括以下步骤：
-与所述第二RRM单元(8)控制的小区中的业务负载有关地适配所述频谱的所述第一部分。
4.根据权利要求3所述的方法，其中将所述频谱的被占用的所述第一部分的任何适配通知给所述第二RRM单元(8)。
5.根据权利要求4所述的方法，将所述频谱的被占用的所述第一部分的任何适配通知给所述第一RRM单元(2)。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一RRM单元(2)控制的小区所覆盖的地理区域和所述第二RRM单元(8)控制的小区所覆盖的地理区域至少部分地重叠。
7.根据权利要求1-2或6所述的方法，是由所述第一RRM单元(2)执行的。
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一或第二网络是GSM网络，且所述第一或第二网络中的另一个是基于OFDM技术的网络。
9.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一和第二网络使用相同的无线电接入技术。
10.一种用于控制由第一和第二无线电网络共享的频谱的利用的装置，所述第一和第二无线电网络中的每个包括用于控制一个或多个小区中的无线电资源管理的一个或多个RRM单元(2，8)，所述装置包括：
-用于占用频带的第一部分用于第一无线电网络中由第一RRM单元(2)控制的一个或多个小区中的单元，其中被占用的第一部分与第一RRM单元控制的小区中的业务负载有关；
-用于将所述频带的第一部分通知给第二无线电网络中的第二RRM单元(8)、以使第二RRM单元能够将所述第一部分之外的共享频带自由地用于所述第二RRM(8)控制的一个或多个小区中的单元。
11.根据权利要求10所述的装置，还与所述第一RRM单元控制的小区中的业务负载变化有关地适配所述频谱的所述第一部分。
12.根据权利要求10或11所述的装置，还包括：
-用于与所述第二RRM单元(8)控制的小区中的业务负载有关地适配所述频谱的所述第一部分的单元。
13.根据权利要求12所述的装置，其中将所述频谱的被占用的所述第一部分的任何适配通知给所述第二RRM单元(8)。
14.根据权利要求13所述的装置，将所述频谱的被占用的所述第一部分的任何适配通知给所述第一RRM单元(2)。
15.根据权利要求10所述的装置，其中所述第一RRM单元(2)控制的小区所覆盖的地理区域和所述第二RRM单元(8)控制的小区所覆盖的地理区域至少部分地重叠。
16.根据权利要求10-11或15所述的装置，是由所述第一RRM单元(2)实施的。
17.根据权利要求10所述的装置，其中所述第一或第二网络是GSM网络，且所述第一或第二网络中的另一个是基于OFDM技术的网络。
18.根据权利要求10所述的装置，其中所述第一和第二网络使用相同的无线电接入技术。
19.根据权利要求10-11、或15所述装置，是通过基站控制器(13)的第一RRM单元实施的。
20.根据权利要求10-11、或15所述装置，是通过基站(12)的第一RRM单元实施的。
21.根据权利要求10-11、或15所述装置，是通过蜂窝网络中基站控制器(13)的第一RRM单元或基站(12)的第一RRM单元实施的。
22.根据权利要求10所述装置，是通过控制节点(14)的处理器实施的，其中所述控制节点(14)包括：第一接口，用于通过链路(21)连接到第一网络中的第一RRM单元(2)；第二接口，用于通过链路(21)连接到第二网络中的第二RRM单元(8)；
其中，占用频带的第一部分用于第一无线电网络中的一个或多个小区中是基于至少从所述第一RRM单元(2)所接收的业务负载测量，以及
所述处理器进一步被布置成经由所述第一和第二接口将频谱的被占用的第一部分通知给第一和第二RRM单元。
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